Поскольку контейнеризация становится основным компонентом разработки современных приложений, эффективное управление IP-адресами (IPAM) в таких средах, как Docker и Kubernetes, имеет решающее значение. Контейнерам требуются уникальные IP-адреса для взаимодействия друг с другом и внешними системами. Понимание того, как эффективно управлять этими IP-адресами, обеспечивает масштабируемость, безопасность и оптимальную работу приложений в динамичных средах.
В традиционных сетях управление IP-адресами заключается в назначении статических или динамических IP-адресов физическим устройствам. В контейнерных средах, где экземпляры существуют недолго, необходимость в автоматическом динамическом назначении IP-адресов становится крайне важной. Эффективное управление IP-адресами в Docker и Kubernetes обеспечивает:
Контейнеры, в отличие от традиционных виртуальных машин, имеют уникальные сетевые потребности, которые требуют хорошо структурированной IPAM-стратегии.
Docker предоставляет несколько вариантов сетевого взаимодействия, каждый из которых предлагает различные способы управления и назначения IP-адресов контейнерам.
Docker предлагает четыре основные сетевые модели:
Сеть по умолчанию для контейнеров Docker на одном хосте. Контейнеры получают IP-адрес из подсети, определенной для мостовой сети, что позволяет взаимодействовать с другими контейнерами на том же мосту.
Обходит сетевую изоляцию и использует сетевой стек хост-машины. Контейнеры используют тот же IP-адрес, что и хост.
Используется в средах Docker Swarm. Это позволяет контейнерам, запущенным на разных хостах Docker, взаимодействовать друг с другом, предоставляя им IP-адреса из оверлейной сети.
Позволяет контейнерам иметь собственный уникальный IP-адрес из подсети хоста. Контейнер отображается как физическое устройство в сети.
По умолчанию Docker назначает IP-адреса контейнерам из внутренней подсети при использовании мостовой сети. Мостовая сеть использует IPAM (управление IP-адресами) для автоматического распределения IP-адресов.
Например, при создании мостовой сети Docker:
docker network create —subnet=192.168.0.0/16 my_custom_network
Docker назначает IP-адреса из подсети 192.168.0.0/16 любому контейнеру, подключенному к этой сети. Распределением IP-адресов в Docker занимаются драйверы IPAM, которые определяют диапазон IP-адресов и способ их назначения.
Docker использует следующие методы для управления IP-адресами:
Назначение статического IP-адреса
При необходимости вы можете вручную назначить IP-адрес контейнеру. Это полезно для контейнеров, которым требуется фиксированный IP для взаимодействия с унаследованными системами.
docker run —net my_custom_network —ip 192.168.1.5 nginx
Динамическое назначение IP-адресов
По умолчанию Docker динамически назначает IP-адреса из пула IP-адресов сети, что гарантирует отсутствие конфликтов.
При использовании Docker Compose вы можете задать пользовательские диапазоны IP-адресов и маски подсети в файле docker-compose.yml.
версия: ‘3’
услуги:
веб:
изображение: nginx
сети:
my_network:
ipv4_address: 192.168.1.10
сети:
my_network:
Айпам:
конфигурация:
— подсеть: 192.168.1.0/24
Такая настройка позволяет контейнеру nginx получить статический IP-адрес в пользовательской сети.
Kubernetes, как и Docker, использует IPAM для управления IP-адресами для стручков, сервисов и узлов. Однако сетевая работа Kubernetes более сложна из-за необходимости управления сетью на нескольких уровнях, включая стручки, сервисы и общекластерные коммуникации.
Kubernetes абстрагируется от большинства сетевых сложностей, гарантируя, что:
В Kubernetes есть два основных компонента IPAM:
Каждый стручок в Kubernetes получает свой уникальный IP-адрес. Эти IP-адреса обычно назначаются используемым плагином Container Network Interface (CNI).
Сервисы Kubernetes получают виртуальный IP (ClusterIP), который используется для балансировки нагрузки на поды.
Kubernetes не занимается сетевым взаимодействием самостоятельно, а делегирует эту задачу плагинам CNI. Эти плагины отвечают за назначение IP-адресов для стручков и управление сетевыми маршрутами.
Популярные плагины CNI включают в себя:
Обеспечивает управление IP-адресами, применение сетевых политик и маршрутизацию.
Назначает IP-адреса стручкам и управляет связью между стручками.
Обеспечивает автоматическое назначение IP-адресов для стручков Kubernetes и управляет межузловой сетью.
Kubernetes использует сетевую CIDR (Classless Inter-Domain Routing) для распределения IP-адресов стручков. При настройке кластера Kubernetes вы можете определить диапазон CIDR для подгрупп:
kubeadm init —pod-network-cidr=192.168.0.0/16
Каждая капсула получает IP-адрес из этого диапазона CIDR, а плагины CNI управляют назначением.
Kubernetes позволяет назначать статические IP-адреса сервисам, но назначать статические IP-адреса стручкам не рекомендуется, поскольку стручки эфемерны. Вместо этого сервисы предоставляют стабильный способ доступа к стручкам, даже если IP-адреса стручков меняются.
Однако в некоторых случаях может потребоваться назначить службе статический IP-адрес:
apiVersion: v1
род: Сервис
метаданные:
имя: my-service
spec:
тип: ClusterIP
кластерный IP: 10.96.0.100
порты:
— протокол: TCP
порт: 80
целевой порт: 80
селектор:
приложение: my-app
В этом примере службе присвоен статический IP-адрес в диапазоне IP-адресов кластера (10.96.0.100).
| Характеристика | Docker | Kubernetes |
| Назначение IP-адреса по умолчанию | Автоматически через мостовую сеть или оверлейную сеть | Автоматически с помощью плагинов CNI |
| Назначение статического IP-адреса | Возможно использование отдельных контейнеров | Не рекомендуется для стручков, используется для услуг |
| Область применения сети | Обычно в пределах одного узла или роя | В масштабах кластера, на нескольких узлах |
| Управление IPAM | Обработка с помощью Docker (с пользовательскими драйверами IPAM) | Обрабатывается плагинами CNI |
| Модель коммуникации | Требуется явная настройка сети для межхостового взаимодействия | Коммуникация между абонентами без NAT |
В Docker используйте оверлейные сети, чтобы контейнеры на разных хостах могли беспрепятственно взаимодействовать.
В Kubernetes используйте плагины CNI, такие как Calico или Flannel, чтобы упростить взаимодействие и управление IP-адресами.
Подсистемы Kubernetes разработаны как эфемерные. Вместо того чтобы назначать статические IP-адреса для поддонов, используйте сервисы Kubernetes для обеспечения стабильного доступа.
Следите за пулом IP-адресов, чтобы избежать его исчерпания. Это особенно важно в масштабных средах, где работают сотни контейнеров или подсистем.
Управление IP-адресами в контейнерных средах, таких как Docker и Kubernetes, требует четкого понимания того, как сеть абстрагируется и контролируется в этих системах. Docker обеспечивает гибкость при статическом и динамическом назначении IP-адресов с помощью сетевых опций, а Kubernetes использует плагины CNI для автоматического управления IPAM. Понимание этих механизмов позволяет сетевым администраторам оптимизировать взаимодействие контейнеров, повысить безопасность и избежать конфликтов IP-адресов в средах Docker и Kubernetes.
Александр Тимохин
Исполнительный директор
Александр Тимохин
Исполнительный директор
InterLIR GmbH — это площадка, которая стремится решить
«Использование данных о местоположении IP-адресов
В огромном и взаимосвязанном мире интернета
Сетевое преобразование адресов (NAT) — это средство
